JP7069113B2 - 接地機構を有するシールド電気構成要素 - Google Patents

Description

本明細書における主題は一般に、接地機構を有するシールド電気構成要素に関する。知られている電気構成要素の多くがシールドされている。例えば、電力コネクタなどの電気コネクタは、他の電気コネクタ又は他の接地されている構成要素と電気的に連通する（ｃｏｍｍｏｎ）ように使用される電気シールドを含むことがある。電気シールドを使用する知られているコネクタには、電気コネクタであって、電気車両又はハイブリッド電気車両におけるバッテリと、電動モータ、インバータ、充電器など他の構成要素との間など、高電力用途における構成要素間の電力接続を行うために使用されるものなどがある。

一般に、電気シールドは接地することが望ましい。例えば、電気コネクタは、シャシ又は他の主要な導電性の支持構造体など、構造体に取り付けてもよい。電気シールドは、導電性の構造体に電気接続されてもよい。しかしながら、車両用途など用途によっては、電気コネクタが取り付けられる構造体は、導電層を覆うように被覆層で被覆又は塗装されている。例えば、構造体はｅコートされている場合がある。被覆層は一般に非導電性であるか又は導電層よりも著しく導電性が低く、したがって、電気コネクタのシールドと電気接続するには好適でない。コネクタの電気シールドと被覆されている構造体との十分な電気接続を提供することは困難である。

被覆されている導電性の構造体に構成要素の電気シールドを電気的に連通するための構成要素を有するコネクタシステムが、依然として必要とされている。

この問題への解決法は、本明細書に記載するように、構造体に取り付けられるように構成された取り付け端部を有するハウジングと、このハウジングによって保持され電気的遮蔽を提供する電気シールドと、を含む電気構成要素によって提供される。電気シールドは、構造体に電気的に接地されるように構成される。電気シールドは、貫通している開口部を含む取り付けエリア及び取り付けエリア内の開口部近くにある接地機構を有する、取り付けタブを有する。接地機構は、構造体の被覆面を通り抜け、構造体の導電層に直接係合し、電気シールドを被覆面を通して構造体に電気接続するように構成される。

ここで本発明について、以下の添付の図面を参照して、例示により記載する。

例示的な実施形態に係る、接地機構を利用する構造体に電気的に接地されている電気構成要素の概略図である。 電気構成要素を構造体に電気接続するための、例示的な実施形態に係る接地機構を利用するシステムの斜視図である。 構造体に取り付けられている電気構成要素の一部の斜視図である。 例示的な実施形態に係る電気構成要素の電気シールドの底面斜視図である。 構造体に結合されている電気シールドの効果を示す、構造体の一部の拡大図である。 電気シールドの一部の拡大図であり、使用前の接地機構を示す。 電気シールドの一部の拡大図であり、使用後の接地機構を示す。

図１は、構造体３０に電気的に接地されている電気構成要素２０の概略図である。構造体３０は導電性である。例えば、構造体３０は金属材から製造されてもよい。例示的な実施形態では、構造体３０は被覆されている構造体であり、この場合、構造体３０の外側層は、構造体３０の導電層３４上に設けられている被覆層又は被覆面３２である。例えば、被覆面３２は、導電層３４上に電着塗装されているｅコートであってもよい。被覆面３２は、例えば電子的塗装又は他の塗布工程を介して、導電層３４上に塗装されていてもよい。被覆面３２は、導電層３４を覆うことによって構造体３０を保護する。例示的な実施形態では、被覆面３２は構造体３０の上部３６上に設けられ、追加として又は代替として、構造体３０の底部３８上に設けられてもよい。

電気構成要素２０は、構造体３０に取り付けられる。電気構成要素２０は、任意の種類の電気構成要素、例えば電気コネクタであってもよい。電気構成要素２０は、構造体３０に取り付けられるように構成された取り付け端部２４を有するハウジング２２を含んでもよい。任意選択で、電気構成要素２０はハウジング２２内で１つ又は複数の端子２６を保持してもよい。端子２６は、相手側コネクタ（図示せず）などの別の構成要素と電気接続されるように構成される。

例示的な実施形態では電気構成要素２０は、ハウジング２２によって保持され、電気構成要素２０に、例えば１つ又は複数の端子２６に電気的遮蔽を提供する電気シールド２８を含む。電気シールド２８は、構造体３０に対して電気的に接地されるように構成される。例示的な実施形態では、電気シールド２８は、構造体３０の導電層３４に電気接続されて電気シールド２８を被覆面３２を通して構造体３０に電気接続するように構成された１つ又は複数の接地機構５０を含む。例示的な実施形態では、接地機構５０は、被覆層３２を通り抜け又は穿通して、構造体３０の導電層３４に直接係合する。

任意選択で、電気シールド２８は、構造体３０に取り付けられるように構成された取り付けエリア５４を各々有する、１つ又は複数の取り付けタブ５２を含んでもよい。接地機構５０は、取り付けエリア５４内で取り付けタブ５２から延在してもよい。例示的な実施形態では、電気構成要素２０が構造体３０に取り付けられるとき、接地機構５０は構造体３０に押し込まれ、被覆面３２を通り抜け、導電層３４に直接係合し、電気シールド２８を被覆面３２を通して構造体３０に電気接続することができる。

図２は、例示的な実施形態に係る接地機構を利用する、電力コネクタシステム１００の斜視図である。電力コネクタシステム１００は接地機構を利用する例示的なシステムであり、本明細書の主題は、例示した電力コネクタシステム１００と一緒に使用することに限定されないものとする。

電力コネクタシステム１００は、ヘッダコネクタ１０２と、ヘッダコネクタ１０２と嵌合するように構成されたプラグコネクタ１０４と、を含む。プラグコネクタ１０４は、ヘッダコネクタ１０２と嵌合しようとする状態で示されている。例示的な実施形態では、電力コネクタシステム１００は、高電力回路の一部としての様々な構成要素間で電力を伝送するために使用される、高電力コネクタシステムである。特定の用途では、電力コネクタシステム１００はバッテリシステム、例えば、電気車両又はハイブリッド電気車両などの車両のバッテリシステムである。ただし、電力コネクタシステム１００は、そのようなバッテリシステムに限定されないものとする。

プラグコネクタ１０４は、例えば１つ又は複数の電力ケーブル１０６を介して、構成要素１１０に電気接続されるように構成される。例えば、プラグコネクタ１０４は、バッテリ、充電器、インバータ、電動モータ、又は別の種類の構成要素に電気接続されてもよい。ヘッダコネクタ１０２は、例えば電力バス１０８を介して、構成要素１１２に電気接続されるように構成される。しかしながら、ヘッダコネクタ１０２は、端子、電力線、又は他のコネクタなどの他の手段によって、構成要素１１２に電気接続されてもよい。例えば、ヘッダコネクタ１０２は、例えばバッテリ分配ユニット、手動のサービスディスコネクト、充電器、インバータ、電動モータ、又は別の種類の構成要素を介して、バッテリパックに電気接続されてもよい。
バッテリ分配ユニットは、例えばバッテリパックの電流を測定し、電力分配を調整することによって、電力コネクタシステム１００の電力容量及び機能性を管理することができる。

電力コネクタシステム１００は、コネクタ１０２、１０４が電力線に対して垂直な方向で嵌合する、直角コネクタシステムである。任意選択で、プラグコネクタ１０４は、例えば保守、修理、又は別の理由のために、車両のバッテリパック、電動モータ、インバータ、又は他の構成要素など、構成要素のうちの１つ又は複数の高電力回路を切断できるように、ヘッダコネクタ１０２に取り外し可能に嵌合されてもよい。嵌合されると、ヘッダコネクタ１０２の１つ又は複数のヘッダ端子１１４は、その嵌合インターフェースにおいてなど、プラグコネクタ１０４の対応するプラグ端子（図示せず）と嵌合する。

ヘッダコネクタ１０２は、ヘッダハウジング１２０の上部１２３に嵌合端部１２２を、及びヘッダハウジング１２０の底部１２５に取り付け端部１２４を有する、ヘッダハウジング１２０を含む。ヘッダハウジング１２０は、上部１２３まで延在するシュラウド壁１２６を含む。ヘッダハウジング１２０はヘッダ端子１１４を保持する。任意選択で、ヘッダ端子１１４は、ソケットがプラグ端子の両側と嵌合するようにこのソケットの両側にあるばねビームによって画定されるソケットを有する二股端子であってもよい。ただし、代替の実施形態では、ブレード端子などの、他の種類のヘッダ端子１１４を使用してもよい。

ヘッダハウジング１２０は、取り付け端部１２４に、ヘッダハウジング１２０をシャシ又は他の支持構造体などの構造体１３０に取り付けるためのフランジ１２８を含む。フランジ１２８はシュラウド壁１２６と別体であってもよく、又は、シュラウド壁１２６と一体であってもよい。

例示的な実施形態では、構造体１３０は導電性である。例えば、構造体１３０は、鋼などの金属材から製造されてもよい。例示的な実施形態では、構造体１３０は被覆されている構造体であり、この場合、構造体１３０の外側層は、構造体１３０の導電層１３４上に設けられている被覆層又は被覆面１３２である。例えば、被覆面１３２は、導電層１３４上に電着塗装されているｅコートであってもよい。被覆面１３２は、例えば電子的塗装又は他の塗布工程を介して、導電層１３４上に塗装されていてもよい。被覆面１３２は、導電層１３４を覆うことによって構造体１３０を保護する。任意選択で、ヘッダハウジング１２０は水平に取り付けられてもよいが、代替の実施形態では他の向きが可能である。ヘッダハウジング１２０を構造体１３０に取り付けるために、締結具を使用してもよい。

ヘッダハウジング１２０は、ヘッダ端子１１４に電気的遮蔽を提供するための電気シールド１４０を含む。電気シールド１４０は、プラグコネクタ１０４に接続されて、ヘッダコネクタ１０２及びプラグコネクタ１０４を電気的に連通してもよい。任意選択で、ヘッダコネクタ１０２を、構造体１３０に対して電気的に接地させてもよい。例えば、電気シールド１４０は、構造体１３０に電気接続されてもよい。電気シールド１４０は、被覆面１３２を穿通又は通り抜け、導電層１３４に直接係合し、構造体１３０との信頼性の高い電気接続をもたらすように構成される。電気シールド１４０は、構造体１３０に接続されるように、フランジ１２８に沿って延在してもよい。

ヘッダハウジング１２０は、プラグコネクタ１０４の一部を受け入れるように構成されたヘッダチャンバ１４２を画定している。例えば、ヘッダチャンバ１４２は、ヘッダハウジング１２０の壁によって画定されてもよい。電気シールド１４０は、ヘッダチャンバ１４２内に延在して、ヘッダ端子１１４に電気的遮蔽を提供すること及び／又はプラグコネクタ１０４と結合することができる。

図３は、構造体１３０に取り付けられているヘッダコネクタ１０２の一部の斜視図である。図３にはシュラウド壁１２６が示されているが、電気シールド１４０と構造体１３０との間の接続を示すために、フランジ１２８（図２に示す）は取り外されている。このようにして、図３は、フランジ１２８の下にあり図２では見えていない、電気シールド１４０の部分及び構造体１３０の部分を示している。図４は、例示的な実施形態に係る電気シールド１４０の底面斜視図である。電気シールド１４０の特徴は図３及び図４の両方において適宜確認されるが、構造体１３０の特徴は図３においてのみ示され確認される。

例示的な実施形態では、電気シールド１４０はヘッダハウジング１２０の底部１２５まで延在し、構造体１３０で終端している。構造体１３０は、ヘッダコネクタ１０２を構造体１３０に固定するための締結具１３８を受け入れるように構成された開口部１３６を含む。締結具１３８はねじ式の締結具であってもよい。締結具１３８が構造体１３０に固定されると、ヘッダコネクタ１０２は構造体１３０の上部にしっかりと引きつけられる。

例示的な実施形態では、電気シールド１４０は、構造体１３０の導電層１３４に電気接続されて電気シールド１４０を被覆面１３２を通して構造体１３０に電気接続するように構成された接地機構１５０を含む。例えば、接地機構１５０は、被覆面１３２を通り抜け又は穿通して、導電層１３４に直接係合し、電気シールド１４０を被覆面１３２を通して構造体１３０に電気接続するように構成される。

例示的な実施形態では、電気シールド１４０は、電気シールド１４０の底部に、構造体の頂面１３２に沿って延在する１つ又は複数の取り付けタブ１５２を含む。取り付けタブ１５２は、電気シールド１４０を構造体１３０に取り付けるために使用される。任意選択で、取り付けタブ１５２は、取り付けタブ１５２が構造体１３０に沿って概ね水平になるように、電気シールド１４０のシールド壁から屈曲されて又は折り曲げられてもよい。

各取り付けタブ１５２は、取り付けタブ１５２が構造体１３０に固定される場所である、１つ又は複数の取り付けエリア１５４を含む。任意選択で、各取り付けエリア１５４は、それを貫通して延在する、開口部１５６を含んでもよい。開口部１５６は、締結具１３８を受け入れるために、構造体１３０の対応する開口部１３６と位置合わせされる。締結具１３８は開口部１５６を通過して、ヘッダコネクタ１０２を構造体１３０に固定してもよい。

接地機構１５０は、対応する開口部１５６に隣接して配置されている。任意選択で、各取り付けエリア１５４の対応する開口部１５６の周囲には、複数の接地機構１５０が設けられている。接地機構１５０は、開口部１５６の周囲に、互いに概ね等距離で配置されてもよい。示された実施形態では、対応する開口部１５６の周囲に、４つの接地機構１５０が示されている。ただし、代替の実施形態では、任意の数の接地機構１５０を設けてよい（例えば、図６及び図７には、５つの接地機構１５０が示されている）。複数の接地機構１５０を使用することにより、電気シールド１４０と導電層１３４との間により多数の接点を設けることができる。並列の接地機構１５０を提供することにより、電気シールド１４０と導電層１３４との間の抵抗が下がる。
並列の接地機構１５０を提供することにより、電気シールド１４０が被覆面１３２を穿通して電気シールド１４０と導電層１３４との間に直接の電気接続を提供する機会が増す（例えば、接地機構１５０のうちの１つ又は複数が被覆面１３２を十分に穿通しない場合でも、このときに他の接地機構が、電気接続を提供するのに十分な程度に被覆面１３２を穿通し得る）。

例示的な実施形態では、取り付けタブ１５２は概ね平面状であり、構造体１３０に面する底面１５８を含む。接地機構１５０は、構造体１３０に係合するための、底面１５８から下向きに延在するリップ１６１を含んでもよい。例えば、接地機構１５０は、リップ１６１が取り付けタブ１５２と一体であり底面１５８から突出するように、取り付けタブ１５２をパンチング又はプレス加工して形成されてもよい。任意選択で、接地機構１５０は各々、取り付けタブ１５２から接地機構１５０を形成するためのパンチング工程又はプレス加工工程中に形成される、開口部１６０を含んでもよい。開口部１６０は、接地機構１５０のリップ１６１及び取り付けタブ１５２を通って延在する。
リップ１６１は開口部１６０を取り囲んでいる。接地機構１５０は、取り付けタブ１５２の下方に構造体１３０の被覆面１３２を穿通するように構成された切れ刃１６２を形成するための製造工程中に、底面１５８の下に形成されてもよい。切れ刃１６２は、リップ１６１が切れ刃１６２と一体であってかつ切れ刃１６２を画定するように、リップ１６１の遠位端に位置付けてもよい。

ヘッダコネクタ１０２が締結具１３８を用いて構造体１３０に取り付けられるとき、接地機構１５０は構造体１３０に押し込まれる。接地機構１５０は被覆面１３２に食い込み、場合によっては被覆面１３２の一部をずらして、電気シールド１４０と導電層１３４との間に金属対金属の接触を生じさせる。締結具１３８は、取り付けタブ１５２及び接地機構１５０に対して圧縮荷重を及ぼして、接地機構１５０を導電層１３４内へと進める。

例示的な実施形態では、締結具１３８（図３）は、対応する開口部１５６、１３６を通って延在するように構成される。各締結具１３８は、取り付けタブ１５２及び接地機構１５０に対して軸方向荷重力を及ぼして、接地機構１５０を構造体１３０に押し付けるように構成された軸方向荷重部材１７２を含む。示された実施形態では、軸方向荷重部材１７２は、締結具１３８の頭部１７４によって画定されている。任意選択で、頭部１７４はフランジ１２８（図２に示す）を少なくとも部分的に貫通して、取り付けエリア１５４内で取り付けタブ１５２に直接係合することができる。この場合、頭部１７４は接地機構１５０において電気シールド１４０を直接押圧して、被覆面１３２を貫通するように接地機構１５０を進めることができる。

締結具１３８とフランジ１２８との間に封止を提供するために、頭部１７４の周囲に封止材１７６を提供してもよい。締結具１３８は、フランジ１２８（図２に示す）に係合してフランジ１２８を下向きに構造体１３０へと押し付けるように構成された頭部１７４から延在するディスク１７８を含んでもよい（例えば、段状の又は双頭の締結具）。代替の実施形態では、締結具１３８が取り付けタブ１５２に直接係合するのではなく、締結具１３８は、取り付けタブ１５２に対してフランジ１２８を下向きに進めて、接地機構１５０に対して軸方向荷重力をかけてもよい。

図５は、構造体１３０に結合されている電気シールド１４０の効果を示す、構造体１３０の一部の拡大図である。図５には係合エリア１８０が示されており、この図では、接地機構１５０（図４に示す）が被覆面１３２を穿通して導電層１３４に係合している。係合エリア１８０では接地機構１５０によって被覆面１３２の一部が押しのけられている。例えば、接地機構１５０は、開口部１３６の周囲で被覆面１３２を通り抜け又は穿通して導電層１３４を露出させ、導電層１３４のその露出した部分に直接係合する。

図６及び図７は、取り付けタブ１５２において開口部１５６を取り囲む接地機構１５０を示す、電気シールド１４０の一部の拡大図である。図６は、使用前の接地機構１５０を示す。図７は、使用後の接地機構１５０を示す。接地機構１５０は、取り付けタブ１５２から、例えばパンチング又はプレス加工によって形成される。金属材が取り付けタブ１５２の下で折り曲げられて接地機構１５０が形成されるとき、接地機構１５０は鋭い縁部を有し得る。例えば、接地機構１５０は、取り付けタブ１５２から、構造体１３０の被覆面１３２を穿通するために使用されるそれぞれの切れ刃１６２まで延在する、リップ１６１を有し得る。接地機構１５０は、任意のサイズ及び形状を有してもよく、示された実施形態では円形の輪郭を有する。

図７に示すように、接地機構１５０が構造体１３０に押し込まれると、接地機構１５０は変形する。例えば、接地機構１５０を構造体１３０に押し付けるか又は衝突させると、切れ刃が構造体１３０の下で巻かれ、構造体１３０に対して変形する。切れ刃１６２が押圧される際に、切れ刃１６２は構造体１３０の表面を摺動して被覆面１３２に食い込み、導電層１３４の一部を露出させて、接地機構１５０と導電層１３４との間で金属対金属の直接接触が行われる。電気シールド１４０と構造体１３０の導電層１３４との間で、信頼性の高い電気接続が行われる。

上記の説明は例示となることを意図しており、制限的であることを意図していないことを理解されたい。例えば、上記の実施形態（及び／又はそれらの態様）を、互いと組み合わせて使用することができる。加えて、特定の状況又は材料を本発明の教示に適合させるために、その範囲から逸脱することなく多くの修正を行うことができる。本明細書に記載する、寸法、材料の種類、様々な構成要素の向き、並びに様々な構成要素の数及び位置は、特定の実施形態のパラメータを定めるように意図されており、いかなる点においても限定的ではなく、例示的な実施形態に過ぎない。上記の説明を検討することで、特許請求の範囲の趣旨及び範囲内にある他の多くの実施形態及び修正形態が、当業者には明らかになろう。本発明の範囲はしたがって、付属の特許請求の範囲を参照して決定されるべきである。

Claims (8)

1. 構造体（３０）に取り付けられるように構成された取り付け端部（２４）を有するハウジング（２２）と、
   前記ハウジングによって保持され電気的遮蔽を提供する電気シールド（２８）と、を備え、
   前記電気シールドは前記構造体に電気的に接地されるように構成されており、
   前記電気シールドは貫通している第１開口部（１５６）を含む取り付けエリア（５４）を有する取り付けタブ（５２）を有し、
   前記取り付けタブは前記取り付けエリア内の前記第１開口部の近くに接地機構（１５０）を有し、
   前記接地機構は、前記構造体の被覆面（１３２）を通り抜け、前記構造体の導電層（１３４）に直接係合し、前記電気シールドを前記被覆面を通して前記構造体に電気接続するように構成され、
   前記接地機構（１５０）は、前記取り付けタブ（５２）を通る第２開口部（１６０）と、前記構造体（３０）の前記被覆面（１３２）を穿通するように構成された切れ刃（１６２）を画定している、前記第２開口部の周囲に延在するリップとを含む、電気構成要素（２０）。
2. 前記接地機構（１５０）は、前記構造体（３０）の前記被覆面（１３２）を穿通するように構成された切れ刃（１６２）を含む、請求項１に記載の電気構成要素（２０）。
3. 前記接地機構（１５０）は前記取り付けタブ（５２）からパンチングされる、請求項１に記載の電気構成要素（２０）。
4. 前記取り付けタブ（５２）は、前記電気シールドのシールド壁から曲げられ又は折り畳まれる、請求項１に記載の電気構成要素（２０）。
5. 前記取り付けエリア（５４）の前記第１開口部（１５６）の周囲には複数の前記接地機構（１５０）が設けられている、請求項１に記載の電気構成要素（２０）。
6. 前記接地機構（１５０）は、前記第１開口部（１５６）の周囲に互いに等距離に配置されている、請求項５に記載の電気構成要素（２０）。
7. 前記取り付けタブ（５２）は前記構造体（３０）に面する底面（１５８）を有する平面状であり、前記接地機構（１５０）は前記底面から下向きに延在して前記構造体に係合するようになっている、請求項１に記載の電気構成要素（２０）。
8. 前記第１開口部（１５６）内に受け入れられて前記取り付けタブ（５２）を前記構造体（３０）に機械的に固定する、締結具（１３８）を更に備え、
   前記締結具は、前記取り付けエリア（５４）の上方に配置されている軸方向荷重部材（１７２）を含み、
   前記軸方向荷重部材は、前記接地機構（１５０）に対して軸方向荷重力をもたらして前記接地機構を前記構造体に押し付ける、請求項４に記載の電気構成要素（２０）。

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